基于小波理論的含片狀裂紋框架結構損傷識別研究.pdf

1、框架結構是多高層建筑較多采用的結構形式，廣泛應用于住宅、辦公樓、旅館、醫(yī)院、商場等建筑中。其在實際的使用過程中，由于受疲勞荷載、腐蝕作用等的影響，結構會出現(xiàn)各種損傷，嚴重的甚至可能導致房屋坍塌等災難性發(fā)生。因此，利用小波理論研究框架結構的損傷識別方法，具有重要的理論意義和應用價值。
　　 在對結構進行損傷診斷時，現(xiàn)有研究通常將裂紋簡化為沿厚度方向的貫通裂紋，采用梁單元進行結構分析，這樣可以使復雜的結構損傷識別問題得到簡化。然而工

2、程實際中存在的裂紋大多是非貫通裂紋，采用梁單元簡化模型來分析，可能會導致計算結果的偏差，影響結構損傷識別的效果。為此，本文采用半橢圓表面片狀裂紋模型研究框架結構的損傷識別問題，主要內容如下:
　　 本文使用小波理論，提出了基于小波分析的含片狀裂紋框架結構的損傷識別原理。通過建立框架結構的三維有限元模型對框架進行動力特性分析，得到含片狀裂紋框架結構的模態(tài)參數(shù)，以Mexh小波為母小波進行連續(xù)小波變換，并根據小波系數(shù)模極大值來判斷框架

3、結構損傷的位置，建立了一種含片狀裂紋的框架結構的損傷識別方法。
　　 以含半橢圓表面片狀裂紋的簡單框架結構為研究對象，建立了一層一跨簡單框架結構的三維有限元模型，運用有限元方法來分析含片狀裂紋框架結構的動力特性，分別得到了框架結構三種不同類型的模態(tài)參數(shù)（位移、曲率及應變模態(tài)），以Mexh小波為母小波，分別對其模態(tài)參數(shù)進行連續(xù)小波變換，得到相應的小波系數(shù)圖，再由小波系數(shù)圖中的信號突變點來判斷損傷的位置。數(shù)值算例表明，這三種模態(tài)參數(shù)

4、方法都能有效識別損傷的位置，特別是應變模態(tài)小波變換方法和曲率模態(tài)小波變換方法得到的小波系數(shù)圖形線條更為平滑、奇異性特征更為明顯，即在裂紋識別中更敏感，損傷識別結果更能準確反映裂紋的位置。
　　 本文在分析含片狀裂紋簡單框架結構損傷識別的基礎上，采用半橢圓表面片狀裂紋模型，進一步研究了含片狀裂紋的兩層一跨和兩層兩跨框架結構的損傷識別問題。通過對框架結構進行三維有限元分析，得到兩種框架結構分別在不同損傷工況下的三種模態(tài)參數(shù)（位移模態(tài)